2021 Analysis Chemistry Final Exam Questions & Answers PDF

2021년 분석화학 기말고사 문제풀이 (40점) 학번 : 이름 : 답은 반드시 답안 괄호에 작성하기 바람. 답안 괄호에 작성한 것만 채점 할 것임. 문항번호에 표시하는 일이 없도록 주 의하기 바람. 계산문제에 대한 선택형 문제에서 만약 정답이 선택지에 없을 경우 가장 정답과 가까운 항목을 정답처리 할 예정임을 참조...

2021년 분석화학 기말고사 문제풀이 (40점) 학번 : 이름 : 답은 반드시 답안 괄호에 작성하기 바람. 답안 괄호에 작성한 것만 채점 할 것임. 문항번호에 표시하는 일이 없도록 주 의하기 바람. 계산문제에 대한 선택형 문제에서 만약 정답이 선택지에 없을 경우 가장 정답과 가까운 항목을 정답처리 할 예정임을 참조하여 답을 선택하기 바람. 1. 다음 광선을 에너지가 가장 높은 순서대로 나열하시오 (5점) Microwave, X-선, 적외선(Infrared), 가시광선(visible), γ-선 (답: 고에너지 > > > > 저에너지) 답: γ-선 > X-ray > 가시광선 > 적외선 > Microwave 2. 실크를 피브로인과 세리신이라는 두 가지 다른 고분자로 이루어져 있는데, 이 중 세리신은 자 외선을 잘 흡수하는 특성이 있어서 자외선 차단용 화장품소재로 사용이 가능하다. 세리신이 얼마나 자외선을 잘 흡수하는지 측정하기 위해 실크로부터 추출한 0.3 M 세리신 수용액을 210 nm의 파장의 자외선을 이용하여 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정시 사용한 Cell(셀) 의 두께는 2.00 cm이었다. 검출기에서는 세리신 수용액에 쐬어준 자외선의 20%의 강도로 검출되었는데, 이때 (A) 세리신 수용액의 흡광도는 얼마인가? 또한, (B) 세리신의 molar absorptivity는 얼마인지 옳은 답을 선택하시오 (4점) (답: ) (1) (A) 0.699, (B) 1.16 Lmol-1cm-1 (2) (A) 0.523, (B) 0.77 Lmol-1cm-1 (3) (A) 0.155, (B) 0.77 Lmol-1cm-1 (4) (A) 0.155, (B) 2.61 Lmol-1cm-1 답: 1번 답안설명 : 검출기에서 20%의 강도로 검출되었다는 것은 투과율이 20%을 의미하므로, T=20%. A= -logT = -log(0.2)= 0.699 ε=A/bc이므로 ε = 0.699 / (0.3 mol/L x -1 -1 2.00 cm) = 1.16 Lmol cm - 1 - 3. 분자진동(molecular vibration)에 대한 유형 중 잘못 기술된 것 모두를 고르시오 (3점) (답: , ) (1) Asymmetric stretching (2) In-plane rocking bending (3) Out-of-plane scissoring bending (4) In-plane wagging bending (5) Out-of-plane twisting bending 답: 3번, 4번 답안설명 : In-plane scissoring bending, Out-of-plane wagging bending인데, 이 에 대해 잘못 기술됨. 4. 다음 그림은 1,2,4,5-tetrazine에 대해 다양한 상태에서의 UV 흡광스펙트럼을 나타 내고 있다. 이에 대한 설명 중 틀린 설명 모두를 고르시오 (3점) (답: ) (1) 기체 상태에서는 electronic, vibrational, rotational transition이 잘 나타나고 있다. (2) 비극성용매에서는 electronic, vibrational transition은 잘 보이는데, rotational transition은 잘 보이지 않는다. (3) 극성용매에서는 하나의 smooth한 흡수 피크를 나타낸다. (4) 극성용매에서는 강한 분자간력 (intermolecular force)이 존재하기 때문에 옆과 같은 그래프가 나타난다. 답: 2 답안설명 : 비극성용매에서는 electronic transition은 잘 보이는데, vibrational, rotational transition은 잘 보이지 않는다. - 2 - 5. 다음은 분광분석기에 사용될 수 있는 광학 물질(optical material)에 대한 투과특성 을 나타내는 그래프로 각 광선에 대한 투과가 가능한 범위를 선으로 나타내고 있 다. 이 그래프를 통해 적외선 분광분석기에서 사용되기에 가장 적합한 optical material 2가지를 고르시오. (3점) (답: , ). (1) Fused silica (2) Silicate glass (3) KBr (4) AgCl 답: 3번, 4번 답안설명 : optical material로 사용하기 위해서는 해당 광선을 잘 투과할 수 있어야 하므로 KBr, AgCl이 다른 2가지 보다 잘 투과하여 최적의 optical material이라고 할 수 있음. 6. 적외선 분광분석에 대한 설명 중 옳지 않은 것 모두를 고르시오 (4점) (답: ) (1) O2, Cl2, N2과 같은 동일한 원소로 이루어진 diatomic molecule들은 적외선을 흡 수하지 못한다. (2) 분자가 진동할 수 있는 방법의 수(number of way = 진동 모드)는 분자를 이루고 있는 원자의 수, 결합(bonding)의 수와 관계가 있다. (3) 예를 들면, n-butanal(CH3CH2CH2CHO)의 총 원자수는 13개, 결합의 수는 12개 이 므로 총 25개의 진동 모드(13+12)가 나온다. (4) 적외선 분광분석을 하게 되면 진동 모드의 수만큼 흡수 피크 형태로 나타난다. (5) 고체 형태의 고분자와 섬유 샘플의 경우, 적외선 분광분석을 하게 되면 흡광계수가 낮아 정량분석하기 어렵다. 답 : 3번, 4번, 5번 답안설명 : n-butanal(CH3CH2CH2CHO)의 진동모드는 33개이고, 적외선 분광분석을 하 게 되면 진공모드의 수만큼 흡수 피크 형태로 나타나는 것은 아니다. 고체 형태의 고분 자와 섬유 샘플의 경우, 적외선 분광분석을 이용한 정량분석이 가능하다. - 3 - 7. 분자 산란법에 대한 설명 중 옳지 않은 것 모두를 고르시오 (3점) (답: ) (1) 산란은 탄성 산란(elastic scattering)과 비탄성 산란(inelastic scattering)으로 분류된다. (2) 입사광에 비하여 산란광의 에너지가 높거나 낮아지는 경우의 산란이 비탄성 산란이다. (3) 레이져 광산란 방법은 물질의 분자량과 입자크기를 결정하는데 널리 사용되어 왔다. (4) 저각 레이져 광산란법은 nephelometric method에 해당하는 방법이다. (5) 동적 광산란법은 비탄성 산란을 이용한 분석 방법이다. 답 :4번, 5번 답안설명 : 저각 레이져 광산란법은 Turbidimetric method에 해당하는 방법이다. 동 적 광산란법은 탄성 산란을 이용한 분석 방법이다. 8. Atomic absorption (AA) spectroscopy에 대한 설명 중 옳지 않은 것 모두를 고르 시오 (4점) (답: ) (1) 이 분석법에서는 샘플이 “원소화(atomization)”이라는 프로세스에 의해 atomic vapor로 전환된다. (2) 샘플을 원소화하는데 크게 2가지 중요한 방법은 flame atomization와 furnace atomization이다. (3) Flame AA spectroscopy가 furnace AA spectroscopy보다 수십~수백배 더 민감한 분석법이다. (4) 원소화된 샘플의 원소들이 hollow cathode lamp에서 나오는 동일 원소에서 발산되는 빛과 더해져서 lamp(source)에서 나오는 빛을 증폭시켜서 검출기에서 더 강한 강도의 빛이 검출되도록 하는 원리로 원소분석이 가능하게 된다. (5) AA spectroscopy는 정량분석은 불가능한 분석법이다. 답 : 3번, 4번, 5번 답안설명 : furnace AA spectroscopy가 flame AA spectroscopy보다 수십~수백배 더 민감한 분석법이다. 원소화된 샘플의 원소들이 hollow cathode lamp에 서 나오는 동일 원소에서 발산되는 빛을 약화시켜서 검출기에서 덜 검출하 게 만든다. AA spectroscopy는 정량분석만이 가능한 방법이다. - 4 - 9. 크로마토그래피에 대한 설명 중 옳지 않은 것 모두를 고르시오 (3점) (답: ) (1) 크로마토그램에서 피크의 위치로부터 성분 분석(identification of component)이 가능하다. (2) 크로마토그램에서 피크의 면적으로부터 각 성분에 대한 정량분석이 가능하다. (3) 크로마토그램에서 밴드의 broadening이 발생할수록 칼럼의 효율은 증가한다. (4) 크로마토그램에서 밴드와 밴드간의 거리가 증가할수록 칼럼의 분리효율은 증가한다. 답 : 3번 답안설명 : 크로마토그램에서 밴드의 broadening이 발생할수록 칼럼의 효율은 감소한 다. 10. 아래 그림은 칼럼의 길이가 30cm인 크로마토그래피를 이용하여 측정한 크로마토그램을 나타낸 것으로 tM이 6분이다. 다음의 문제에 답하시오 (각 1.5점, 총 6점). 1) 이동상의 속도는 얼마인가 ? ( 5 cm/min ) 30cm / 6 min = 5 cm/min (단위 안쓰면 틀림. m/sec, m/min, cm/sec 등등 단위 써도 계산하여 맞으면 정답) 2) B 물질의 retention factor (체류인자) 값은 얼마인가? ( 3 ) (24-6)/6 = 3 3) 이 칼럼은 resolution(분해능, Rs)는 얼마인가? ( 4 ) 2 x (24-12) / (2+4) = 4 4) 이 칼럼의 단수(number of plates)는 얼마인가? ( 576 ) 16 x (12/2)2 = 576, 16 x (24/4)2 = 576 - 5 - 11. 실크 세리신에 대해 Size exclusion chromatography를 이용하여 다음과 같은 크로마토그램을 얻었다. 4가지의 샘플 중에서 가장 분자량이 작은 샘플의 이름을 쓰시오 (3점) (답: ). 답 : SS-30-90 답안설명 : SEC에서는 분자량이 큰 것이 먼저 나오고 (즉, Elution volume이 적은 곳 에서 피크가 나오고), 분자량이 작을수록 나중에 피크가 나옴. SS-10의 Elution volume이 가장 적은 곳에서 큰 피크가 나오고, SS-30-90로 갈수 록 Elution volume이 큰 곳에서 피크가 나오므로 SS-30-90의 분자량이 가장 적음. - 6 -